催化CO制造技术

本发明专利技术涉及一种催化剂，具体涉及一种催化CO

Catalytic CO

【技术实现步骤摘要】
催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种催化剂，具体涉及一种催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂及其制备方法。
技术介绍
由于煤炭、石油、天然气等化石燃料的大量使用，释放出的大量CO2等温室气体，引起全球性气温升高，导致海平面上升、干旱、洪涝灾害频发等一系列环境问题。而与此同时，随着我国经济和社会的高速发展，对化石能源的需求量也日益提高。随着化石能源日益枯竭，我国必需开发新型能源物质以满足人们日益增长的能源消费需求和生态环境要求。其中通过CO2加氢反应可以将CO2转化成CO、CH4、CH3OH等能源物质，其不仅可以降低大气中CO2的浓度，而且能够将其转化成新型能源物质，对缓解能源危机和环境保护方面具有重要的意义。其中CH4作为一种热值较高的燃料，已经越来越多的进入到人们的生活中，因此CH4的制备具有重要的意义。Pt/TiO2是催化CO2加氢反应中一种常用的催化剂，由于其较高的转化效率已经得到了大量的研究。以Pt/TiO2为催化剂进行CO2加氢反应，其加氢产物主要是CH4和CO。由于CH4的热值较高，已经日益受到研究者的关注，因此如何提高产物中CH4的选择性是一个亟需解决的问题。研究者们已经通过各种途径提高产物中CH4的选择性。Zhang等通过提高Pt的负载量，降低CO2甲烷化的活化能，从而提高产物中CH4的选择性。Zhang等通过引入La2O3以增加催化剂的碱性位点，同时促进Pt金属纳米颗粒的稳定性以提高产物中CH4的选择性。但是这些方法都存在着一些缺点，例如催化剂合成过程复杂、催化剂易失活等缺点，这些缺点极大地限制了这些催化剂的广泛应用，因此探索新的方法和材料以提高CO2加氢反应产物中CH4的选择性十分紧迫。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种对CH4选择性和稳定性更优的催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂及其制备方法；(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂的制备方法，其包括以下依次进行的步骤：S1制成N-TiO2将钛酸四丁酯溶于乙醇溶液后，逐滴加入到含尿素的溶液中得到混合液，搅拌2～4h后，蒸发得到白色粉末，并在350～500℃下煅烧，得到N-TiO2；S2制成Pt/N-TiO2将所得到的N-TiO2分散于去离子水中，加入氯铂酸溶液搅拌2～4h后，蒸发得到灰色粉末；将灰色粉末在H2气体中、300～400℃下2～4h发生还原反应得到的Pt/N-TiO2，即为所述催化剂。进一步的，步骤S1中，所述钛酸四丁酯与尿素按体积/重量比为：1～5ml∶40mg；所述钛酸四丁酯和乙醇按体积比为1～5∶10溶解；所述含尿素的溶液中尿素的含量为2mg/ml。进一步的，步骤S1中，将钛酸四丁酯溶于乙醇溶液后搅拌20～40min。进一步的，步骤S1中，所述蒸发的温度为100℃，煅烧的时间为1～3h。进一步的，步骤S2中，N-TiO2分散于去离子水后的浓度为0.5～2mg/ml；氯铂酸溶液的浓度为0.01mol/L；H2气体中H2和N2按体积比1:8～12。本专利技术还提供一种上述任一项方案中所述的催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂的制备方法制备得到的Pt/N-TiO2。本专利技术提供一种上述任一项方案中所述的的Pt/N-TiO2作为催化剂在促进CO2加氢生成CH4中的应用。具体的，将0.1～0.4重量份Pt/N-TiO2与1～1.5重量份的石英砂充分混合后填充入反应装置中，并将CO2/H2/Ar(3/12/85)混合气体充入该反应体系中，反应3～10h后结束反应。本专利技术首先通过溶胶-凝胶法制备出N-TiO2，再用湿沉淀法和H2还原过程合成出Pt/N-TiO2催化剂。N原子可以掺入到TiO2的晶格中，从而改变TiO2的物理化学性质。其中N原子的电负性较弱，对于其接触的Pt金属纳米颗粒表面的电子的吸附强度降低，导致Pt金属纳米颗粒表面电子密度得到提高，在CO2加氢反应中有利于其对中间产物CO的吸附和进一步进行加氢反应生成CH4，从而达到提高产物中CH4选择性的目的。同时N的引入能够增强载体N-TiO2与Pt之间的接触，在反应过程中抑制Pt金属纳米颗粒的团聚，从而提高催化剂的稳定性。因此，本专利技术能较好的克服Pt/TiO2催化剂催化CO2加氢反应产物中CH4选择性低、催化剂稳定性差的缺点，对构筑新型CO2加氢反应催化剂具有重要的指导意义。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：1.本专利技术合成Pt/N-TiO2方法简单易行，重复性好，产量可观，具有广阔的应用前景。2.本专利技术将N元素的引入能够提高与其接触的Pt金属纳米颗粒表面的电子密度，使得其对CO2加氢反应中间产物CO的吸附增强，进而有利于其进一步加氢生成CH4，提高产物中CH4的选择性。3.本专利技术相对于催化CO2加氢反应产物中CH4的选择性低，稳定性差等缺点的传统Pt/TiO2催化剂，对CH4具有更强的选择性和稳定性。附图说明图1为本专利技术Pt/N-TiO2与其它物质的XRD对比图；图2为本专利技术Pt/N-TiO2与其它物质的H2-TPR曲线对比图；图3为本专利技术Pt/N-TiO2与其它物质的催化CO2生成CO的对比图；图4为本专利技术Pt/N-TiO2与其它物质的催化CO2生成CH4的对比图；图5为Pt/TiO2在CO2加氢反应过程在不同温度下的原位红外谱图；图6为Pt/N-TiO2在CO2加氢反应过程在不同温度下的原位红外谱图；图7为Pt/TiO2在CO2循环反应中每轮生成CO和CH4量的示意图；图8为Pt/N-TiO2在CO2循环反应中每轮生成CO和CH4量的示意图；图9为循环反应后Pt/TiO2催化剂表面Pt金属纳米颗粒粒径；图10为循环反应后Pt/N-TiO2催化剂表面Pt金属纳米颗粒粒径。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。一种催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂的制备方法，其包括以下依次进行的步骤：S1制成N-TiO2将5～25ml钛酸四丁酯溶于10～250ml乙醇溶液搅拌20～40min后，逐滴加入到尿素含量为200mg的100ml的含尿素的溶液中，搅拌2～4h后，100℃下蒸发得到白色粉末，并在350～500℃下煅烧1～3h，得到N-TiO2；S2制成Pt/N-TiO2将所得到的N-TiO2分散于去离子水后浓度为0.5～2mg/ml，加入0.3～0.6ml的0.01mol/L氯铂酸溶液搅拌2～4h后，蒸发得到灰色粉末；将灰色粉末在H2和N2体积比为1:8～12的混合气体中、300～400℃下2～4h发生还原反应得到的Pt/N-TiO2，即为催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化CO

【技术特征摘要】
1.一种催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下依次进行的步骤：
S1制成N-TiO2
将钛酸四丁酯溶于乙醇溶液后，逐滴加入到含尿素的溶液中得到混合液，搅拌2～4h后，蒸发得到白色粉末，并在350～500℃下煅烧，得到N-TiO2；
S2制成Pt/N-TiO2
将所得到的N-TiO2分散于去离子水中，加入氯铂酸溶液搅拌2～4h后，蒸发得到灰色粉末；将灰色粉末在H2气体中、300～400℃下2～4h发生还原反应得到的Pt/N-TiO2，即为所述催化剂。


2.如权利要求1所述的催化CO2选择性加氢生成CH4的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述钛酸四丁酯与尿素按体积/重量比为：1～5ml∶40mg；所述钛酸四丁酯和乙醇按体积比为1～5∶10溶解；所述含尿素的溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆宇，陈姗姗，苏珠驰，张明文，陈益宾，杨金杯，
申请(专利权)人：福建师范大学福清分校，
类型：发明
国别省市：福建;35